(57)【要約】    【課題】  基板処理装置の処理炉に於いて、ボートキャップの上部と下部とで材質が異なる場合に、上部と下部との接触面での擦れを抑制し、パーティクルの発生を防止する。    【解決手段】  ボートに保持された基板を収納して処理する処理室と、該処理室内を加熱する加熱手段と、前記ボートが載置されるボートキャップ１５とを具備し、前記処理室に収納された前記基板を前記加熱手段が加熱処理する基板処理装置であって、前記ボートキャップを、前記ボートが載置される上部キャップ３２と、該上部キャップと異なる熱膨張特性の材質で形成される下部キャップ３１と、前記上部キャップと前記下部キャップとの間に挾設され、前記上部キャップ及び／又は前記下部キャップの接触部の摩耗を抑制する摩耗抑制部材３３とで構成した。    【選択図】          図２
2006269650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボートに保持された基板を収納して処理する処理室と、該処理室内を加熱する加熱手段と、前記ボートが載置されるボートキャップとを具備し、前記処理室に収納された前記基板を前記加熱手段が加熱処理する基板処理装置であって、前記ボートキャップを、前記ボートが載置される上部キャップと、該上部キャップと異なる熱膨張特性の材質で形成される下部キャップと、前記上部キャップと前記下部キャップとの間に挾設され、前記上部キャップ及び／又は前記下部キャップの接触部の摩耗を抑制する摩耗抑制部材とで構成したことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコンウェーハ等の基板に酸化膜等薄膜の生成、不純物の拡散等、基板処理を行い半導体を製造する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の１つに熱拡散による不純物の拡散、酸化膜の生成等、高温、例えば１１００℃以上で処理する工程があり、斯かる基板処理を行う基板処理装置では高温で基板を処理可能な処理炉を具備している。
【０００３】
従来、高温で基板処理を行う基板処理装置としては、特許文献１に示されるものがあり、処理炉の処理室にボートに保持された基板を収納し、基板を加熱した状態で処理ガスを処理室に導入して、拡散等所要の処理を行うものである。
【０００４】
特許文献１で示される処理炉では、高温での処理を可能とする為、ヒータユニットから直接加熱される部分、例えば処理室を画成する反応管を耐熱性の高い炭化珪素（ＳｉＣ）製としている。又、前記ボートはボートキャップに載置された状態で前記処理室に収納されている。前記ボートキャップは、ボートが載置されるボート台であると共に反応管下端部の断熱を行っている。
【０００５】
断熱性能としては、炭化珪素よりも石英が優れているが、石英の歪み温度が約１１００℃程度であるので、耐熱性は炭化珪素が優れており、高温の炉口部に位置するボートキャップを石英製にするのは強度的に問題がある。
【０００６】
上記した従来の処理炉では、ボートキャップの上部、即ち直接ヒータにより加熱され易い部分は炭化珪素製とし、下部、即ち直接ヒータに加熱され難い部分については石英製とし、ボートキャップに要求される強度と断熱性を満足する様にしていた。
【０００７】
図８、図９に於いて従来のボートキャップについて説明する。
【０００８】
ボートキャップ４１は、反応管下端開口部（炉口部）を閉塞する炉口フランジ（図示せず）に設けられており、石英製の下部キャップ４２と炭化珪素製の上部キャップ４３で構成され、前記下部キャップ４２に対して前記上部キャップ４３はインロー方式で位置決めされて載置されている。
【０００９】
ところが、炭化珪素の熱膨張率は約４．６×１０-6、石英の熱膨張率は約０．５×１０-6と熱膨張に大きな差があり、高温で使用された場合、石英製の下部キャップ４２と炭化珪素製の上部キャップ４３とで熱膨張差が生じ、前記下部キャップ４２と前記上部キャップ４３との接触面４４で擦れが生ずる現象が発生する。更に炭化珪素と石英とでは耐摩耗性も異なり、擦れはパーティクルの発生の原因となる可能性があり、パーティクルが発生した場合は、歩留り低下の原因となる虞れがあった。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−３３８４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、基板処理装置の処理炉に於いて、ボートキャップの上部と下部とで材質が異なる場合に、上部と下部との接触面での擦れを抑制し、パーティクルの発生を防止しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ボートに保持された基板を収納して処理する処理室と、該処理室内を加熱する加熱手段と、前記ボートが載置されるボートキャップとを具備し、前記処理室に収納された前記基板を前記加熱手段が加熱処理する基板処理装置であって、前記ボートキャップを、前記ボートが載置される上部キャップと、該上部キャップと異なる熱膨張特性の材質で形成される下部キャップと、前記上部キャップと前記下部キャップとの間に挾設され、前記上部キャップ及び／又は前記下部キャップの接触部の摩耗を抑制する摩耗抑制部材とで構成した基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ボートに保持された基板を収納して処理する処理室と、該処理室内を加熱する加熱手段と、前記ボートが載置されるボートキャップとを具備し、前記処理室に収納された前記基板を前記加熱手段が加熱処理する基板処理装置であって、前記ボートキャップを、前記ボートが載置される上部キャップと、該上部キャップと異なる熱膨張特性の材質で形成される下部キャップと、前記上部キャップと前記下部キャップの間に挾設され、前記上部キャップ及び／又は前記下部キャップの接触部の摩耗を抑制する摩耗抑制部材とで構成したので、摩耗抑制部材により擦れ量が低減され、又摩耗抑制部材により上部から下部への熱移動を抑制してボートキャップの断熱性の向上が図れる等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１５】
先ず、図１に於いて、本発明が実施される基板処理装置の概略を説明する。
【００１６】
ヒータベース２１に加熱手段であるヒータ１０が立設され、該ヒータ１０内に炭化珪素製の均熱管１が同心に収納され、該均熱管１内に炭化珪素製又は石英製の反応管２が同心に配設され、該反応管２は処理室１９を画成する。
【００１７】
該反応管２の下端部には導入口５が取付けられ、該導入口５はガス供給管３を介して図示しない処理ガス供給源、或は窒素ガス等の不活性ガス（パージガス）供給源に接続され、前記ガス供給管３には流量制御手段、例えばマスフローコントローラ２２が設けられている。又前記反応管２の下端部には排気口９が連通され、該排気口９はガス排気管４を介して図示しない排気装置に接続され、前記ガス排気管４には圧力センサ２３、圧力調整器２４が設けられている。
【００１８】
前記導入口５には導管６が連通され、該導管６は前記反応管２の外面に沿って上昇し、該反応管２の上端面に設けられたガス溜め部７に連通し、該ガス溜め部７は分散孔８を介して前記処理室１９と連通している。
【００１９】
該処理室１９には炭化珪素製のボート１６が装入、引出し可能となっており、該ボート１６はボートキャップ１５、ベース１２を介してシールキャップ１３に載置され、該シールキャップ１３は前記反応管２の下端開放面を気密に閉塞可能である。前記シールキャップ１３はボートエレベータ１８によって支持され、該ボートエレベータ１８は前記シールキャップ１３を介して前記ボートキャップ１５、ボート１６を昇降可能であり、昇降によって前記ボート１６が前記処理室１９に装脱可能となっている。
【００２０】
前記ボートキャップ１５は前記ベース１２に対して回転可能であり、前記ボートキャップ１５は回転手段１４によって回転可能となっている。
【００２１】
図１中、２５は主制御部を示し、該主制御部２５は温度制御部２６、ガス流量制御部２７、駆動制御部２８、圧力制御部２９を具備している。
【００２２】
炉内の所要箇所の温度を検出する熱電対１１からの検出結果は前記温度制御部２６に入力され、該温度制御部２６は温度検出結果を基に前記処理室１９が所定温度、例えばプロセス温度となる様に前記ヒータ１０を制御する。又、前記ガス流量制御部２７は前記導入口５から導入される反応ガスを所定流量に制御し、前記圧力制御部２９は、前記圧力センサ２３から入力される圧力を基に前記圧力調整器２４を制御して前記処理室１９の圧力を所定圧力例えばプロセス圧力に制御する。
【００２３】
前記駆動制御部２８は、前記回転手段１４を制御して処理中の前記ボート１６を所定の回転速度で回転させ、又前記ボートエレベータ１８を制御して、前記ボート１６の昇降を行わせる。
【００２４】
以下、基板処理の一例、例えば、酸化・拡散処理を説明する。
【００２５】
前記ボートエレベータ１８を駆動して、前記ボート１６を降下させる。
【００２６】
図示しないウェーハ移載機により前記ボート１６にウェーハ１７を１バッチ分の所定枚数移載する。前記ヒータ１０により前記反応管２が前記均熱管１を介して加熱され、前記熱電対１１により検出される前記処理室１９の温度に基づいて、該処理室１９の温度が処理温度、例えば６００℃に制御される。尚、予め前記処理室１９は前記導入口５、前記導管６より不活性ガスが供給され、不活性ガスが充填されている。
【００２７】
未処理ウェーハ１７が装填された前記ボート１６が前記ボートエレベータ１８により前記反応管２に装入される。前記ボート１６の装入状態では、前記ベース１２が前記反応管２の下端開口部を気密に閉塞する。前記処理室１９の温度を、例えば処理温度としての１２００℃に昇温しつつ前記圧力センサ２３の検出圧力を基に前記処理室１９の圧力が処理圧、例えば７５０Ｔｏｒｒ〜７６０Ｔｏｒｒに維持される。
【００２８】
前記回転手段１４が駆動され、前記ボート１６を介して前記ウェーハ１７が回転される。同時に前記ガス供給管３から反応ガス若しくは水分発生器（図示せず）から水蒸気が供給される。供給された反応ガスは、前記ガス溜め部７から前記分散孔８を通って前記反応管２を下降し、前記ウェーハ１７に対して均等に供給され、酸化・拡散の所要の処理が成される。酸化・拡散処理中の前記処理室１９は、前記ガス排気管４を介して排気ガスが排気され、所定の圧力になる様前記圧力調整器２４により圧力が制御される。
【００２９】
基板処理が完了すると、前記処理室１９が不活性ガスによりガスパージされ、前記ボートエレベータ１８により前記ボート１６が降下され、処理済のウェーハ１７が払出される。
【００３０】
空となったボート１６に未処理ウェーハ１７が移載され、上記した処理が繰返される。
【００３１】
尚、本発明で処理される基板の処理条件は、一例としてアニール処理に於いては、ウェーハ温度は１２００℃、ガス種供給量はＡｒガス、１０ｍ3 ／ｍｉｎ、処理圧力は７５５Ｔｏｒｒである。
【００３２】
次に、本発明に係る半導体製造装置に使用されるボートキャップ１５について図２〜図４に於いて説明する。
【００３３】
図２は図１のボートキャップ１５の拡大図であり、更に図３は図２のＡ部拡大図である。
【００３４】
該ボートキャップ１５は石英製の下部ボートキャップ３１と炭化珪素製の上部ボートキャップ３２、前記下部ボートキャップ３１と前記上部ボートキャップ３２との境界に挾設される炭化珪素製の摩擦抑制リング３３から構成される。
【００３５】
前記下部ボートキャップ３１は、上端、下端が閉塞された概略中空円筒状であり、下面に凹部３４が形成され、上面には円筒状の延出部３５が形成され、該延出部３５基部外周に段差部３６が形成されている。
【００３６】
前記凹部３４には前記回転手段１４の回転軸フランジ３７が嵌合し、前記下部ボートキャップ３１は前記回転軸フランジ３７に載置される様になっている（図１参照）。
【００３７】
前記上部ボートキャップ３２は下端が開放され、上端が閉塞された概略円筒形状をしており、前記下部ボートキャップ３１と同心又は略同心となっている。前記上部ボートキャップ３２の上端面に前記ボート１６が載置される様になっている（図１参照）。前記上部ボートキャップ３２は前記延出部３５に所要の間隙を介在して遊嵌される様になっており、前記上部ボートキャップ３２の下端と前記下部ボートキャップ３１の前記段差部３６間に前記摩擦抑制リング３３が挾設される。又、前記上部ボートキャップ３２の下端内縁部３２ａは切除され、前記下部ボートキャップ３１と接触しない様になっている。
【００３８】
前記摩擦抑制リング３３は前記段差部３６に嵌合する様になっているが、前記下部ボートキャップ３１と前記摩擦抑制リング３３間の熱膨張差を考慮して適宜な間隙が形成される。該摩擦抑制リング３３は、一部が切欠かれることで切欠部３８が形成されており、該切欠部３８が形成されることで、前記摩擦抑制リング３３が加熱された場合、円周方向に熱膨張する。又、図３で示される様に、前記摩擦抑制リング３３の断面は、内側下端が面取られており、前記段差部３６に容易に嵌込むことができる様になっていると共に前記摩擦抑制リング３３と前記下部ボートキャップ３１間の接触面積が減少されている。
【００３９】
前記摩擦抑制リング３３を前記下部ボートキャップ３１、前記上部ボートキャップ３２間に挾設することで、前記上部ボートキャップ３２と前記摩擦抑制リング３３間、及び該摩擦抑制リング３３と前記下部ボートキャップ３１間に境界面が形成され、前記上部ボートキャップ３２から前記下部ボートキャップ３１への熱伝達経路に境界面が介在することとなり、前記下部ボートキャップ３１への熱影響を減少させることができる。
【００４０】
従来のボートキャップ４１の前記下部キャップ４２、上部キャップ４３が熱膨張する場合は、それぞれ径方向に熱膨張しており（図８参照）、本発明者の確認によれば、前記下部キャップ４２、前記上部キャップ４３間の擦れる面積は６９３ｍｍ2 （上部ボートキャップ（ＳｉＣ）φ３２０ｍｍ）であった。
【００４１】
これに対し、本発明では前記摩擦抑制リング３３を介在させ、更に該摩擦抑制リング３３が切欠部３８を有しているので、該摩擦抑制リング３３は周方向に熱膨張し、その結果、前記下部ボートキャップ３１との擦れ面積は２１ｍｍ2 と大幅に減少している。従って、熱膨張差に起因する接触面の擦れで発生するパーティクルの発生を抑制することが可能である。
【００４２】
図５、図６は他の実施の形態を示しており、前記摩擦抑制リング３３と前記上部ボートキャップ３２との位置決めを容易にしたものである。
【００４３】
前記摩擦抑制リング３３の上面に段差３９を形成し、前記上部ボートキャップ３２の下端を前記段差３９に嵌合可能な段差形状にしたものである。前記摩擦抑制リング３３が前記段差３９を介して前記上部ボートキャップ３２の下端に嵌合することにより、該上部ボートキャップ３２と前記摩擦抑制リング３３間の位置決めが容易になり、組立作業性が改善される。
【００４４】
図７は更に他の実施の形態に係る摩擦抑制リング３３を示すものであり、該摩擦抑制リング３３では上面に位置決め用突起４０が形成されている。又、前記上部ボートキャップ３２の下端には前記位置決め用突起４０が嵌合する凹部（図示せず）が形成される。前記位置決め用突起４０と前記上部ボートキャップ３２下端の凹部とを嵌合させることで、前記摩擦抑制リング３３を取付ける際の位置決めが容易になる。
【００４５】
尚、前記位置決め用突起４０が形成される位置は、前記摩擦抑制リング３３の周方向の熱膨張を制約しない位置、即ち前記切欠部３８から最も遠い位置、該切欠部３８と対向する位置に形成されることが好ましい。
【００４６】
（付記）
尚、本発明は下記の実施の態様を含む。
【００４７】
（付記１）ボートに保持される基板を収納しつつ処理する処理室と、該処理室内を加熱する加熱手段と、前記ボートが載置されるボートキャップとを具備し、該ボートキャップに載置された前記ボートに前記基板が保持された状態で前記処理室に収納しつつ前記加熱手段が前記基板を加熱処理する基板処理装置であって、前記ボートキャップを、円筒形の上部キャップと該上部キャップと略同心円筒形の下部キャップと、前記上部キャップと前記下部キャップとの間に挾設する一部に切欠部のあるリング形状の摩耗抑制部材とで構成することを特徴とする基板処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体製造装置の概略を示す断面図である。
【図２】該半導体製造装置に用いられるボートキャップの拡大断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】該半導体製造装置に用いられる摩擦抑制リングの平面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に於ける図２のＡ部相当拡大図である。
【図６】該他の実施の形態に於ける摩擦抑制リング断面図である。
【図７】本発明の更に他の実施の形態に於ける摩擦抑制リングの斜視図である。
【図８】従来の半導体製造装置のボートキャップを示す断面図である。
【図９】図８のＢ部拡大図である。
【符号の説明】
【００４９】
１              均熱管
２              反応管
１０            ヒータ
１５            ボートキャップ
１９            処理室
３１            下部ボートキャップ
３２            上部ボートキャップ
３３            摩擦抑制リング
３６            段差部
３９            段差
４０            位置決め用突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006269650.tif 000008
【図７】
2006269650.tif 000009
【図８】
2006269650.tif 000010
【図９】
2006269650.tif 000011